Endress+Hauser iTHERM TMS12 MultiSens Linear Technische Information Seite 3

iTHERM TMS12 MultiSens Linear
Messprinzip
Messsystem
Endress+Hauser
Arbeitsweise und Systemaufbau
Thermoelemente (TC)
Thermoelemente sind vergleichsweise einfache, robuste Temperatursensoren, bei denen der See-
beck-Effekt zur Temperaturmessung ausgenutzt wird: Verbindet man an einem Punkt zwei elektri-
sche Leiter unterschiedlicher Materialien, ist bei Vorhandensein von Temperaturgradienten entlang
dieser Leiter eine schwache elektrische Spannung zwischen den beiden noch offenen Leiterenden
messbar. Diese Spannung wird Thermospannung oder auch elektromotorische Kraft (EMK, engl.:
e.m.f.) genannt. Ihre Größe ist abhängig von der Art der Leitermaterialien sowie von der Tempera-
turdifferenz zwischen der "Messstelle" (der Verbindungsstelle beider Leiter) und der "Vergleichsstelle"
(den offenen Leiterenden). Thermoelemente messen somit primär nur Temperaturdifferenzen. Die
absolute Temperatur an der Messstelle kann daraus ermittelt werden, insofern die zugehörige Tem-
peratur an der Vergleichsstelle bereits bekannt ist bzw. separat gemessen und kompensiert wird. Die
Materialpaarungen und zugehörigen Thermospannung/Temperatur-Kennlinien der gebräuchlichs-
ten Thermoelement-Typen sind in den Normen IEC 60584 bzw. ASTM E230/ANSI MC96.1 standar-
disiert.
Widerstandsthermometer (RTD)
Die Widerstandsthermometer verwenden einen Pt100-Temperatursensor gemäß IEC 60751. Bei
diesem Temperatursensor handelt es sich um einen temperaturempfindlichen Platinwiderstand mit
einem Widerstandswert von 100 Ω bei 0 °C (32 °F) und einem Temperaturkoeffizienten von
α = 0,003851 °C-1.
Man unterscheidet zwischen zwei unterschiedlichen Bauformen von Platinwiderstandsthermome-
tern:
• Drahtwiderstände (Wire Wound, WW): Hier befindet sich eine Doppelwicklung aus haarfeinem,
hochreinem Platindraht in einem Keramikträger. Dieser Träger wird auf der Ober- und Unterseite
mit einer Keramikschutzschicht versiegelt. Solche Widerstandsthermometer ermöglichen nicht
nur Messungen, die in hohem Maße wiederholbar sind, sondern bieten auch eine gute Langzeit-
stabilität ihrer Widerstands-/Temperaturkennlinie in Temperaturbereichen bis zu
600 °C (1 112 °F). Dieser Sensortyp ist in den Abmessungen relativ groß und vergleichsweise emp-
findlich gegen Vibrationen.
• Widerstandssensoren in Dünnschichtausführung (TF): Auf ein Keramiksubstrat wird im
Vakuum eine sehr dünne hochreine Platinschicht von etwa 1 μm Dicke aufgedampft und anschlie-
ßend fotolithografisch strukturiert. Die dabei entstehenden Platinleiterbahnen bilden den Messwi-
derstand. Zusätzlich aufgebrachte Abdeck- und Passivierungsschichten schützen die Platin-
Dünnschicht zuverlässig vor Verunreinigungen und Oxidation selbst bei hohen Temperaturen. Die
Hauptvorteile der Dünnschicht-Temperatursensoren (TF-Sensoren) gegenüber drahtgewickelten
Ausführungen liegen in ihren kleineren Abmessungen und der besseren Vibrationsfestigkeit. Bei
TF-Sensoren ist bei höheren Temperaturen häufig eine relativ geringe, prinzipbedingte Abwei-
chung ihrer Widerstands-/Temperaturkennlinie von der Standardkennlinie der IEC 60751 zu
beobachten. Die engen Grenzwerte der Toleranzklasse A nach IEC 60751 können dadurch mit TF-
Sensoren nur bei Temperaturen bis etwa 300 °C (572 °F) eingehalten werden. Aus diesem Grund
werden TF-Sensoren im Allgemeinen nur zur Temperaturmessung in Bereichen unter
400 °C (752 °F) eingesetzt.
Endress+Hauser bietet ein umfassendes Portfolio an optimierten Komponenten für die Temperatur-
messstelle – alles, was Sie für eine nahtlose Integration der Messstelle in die Gesamtanlage benöti-
gen.
Hierzu gehören:
• Stromversorgung/Speisetrenner
• Konfigurationsgeräte
• Überspannungsschutz
Nähere Informationen hierzu finden Sie in der Broschüre "Systemprodukte und Datenmana-
ger – Lösungen zur Komplettierung der Messstelle" (FA00016K/09)
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